一種封閉式導(dǎo)線風(fēng)沙侵蝕模擬試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于研究風(fēng)沙粒子對(duì)導(dǎo)線表面侵蝕特性的影響規(guī)律試驗(yàn)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)已經(jīng)建成了750kV高壓輸電線路，這些線路位于西北沙塵暴頻發(fā)的地段。沙暴天氣來(lái)臨時(shí)，風(fēng)沙粒子攜帶一定的動(dòng)能沖擊輸電線路導(dǎo)線表面，輸電線路導(dǎo)線表層遭受到風(fēng)沙的侵蝕，表面出現(xiàn)凹凸不平的形貌。遭受風(fēng)沙侵蝕后的導(dǎo)線，表面結(jié)構(gòu)不規(guī)則并粘附污穢顆粒，使得運(yùn)行中的輸電線路發(fā)生電暈放電。電暈放電嚴(yán)重影響輸電線路的電能輸送，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)一年內(nèi)因電暈損失而消耗的電能能達(dá)到20.5億度。除此之外，電暈放電還產(chǎn)生較強(qiáng)的脈沖電磁波，會(huì)對(duì)無(wú)線電通信造成很大干擾。另外，輸電線路的壽命也會(huì)因此降低。
[0003]輸電線路電暈特性有諸多影響因素，其中，導(dǎo)線的表面狀態(tài)是重要的影響因子之一。鑒于此，研究風(fēng)沙粒子對(duì)導(dǎo)線表面侵蝕特性的影響規(guī)律具有重要指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種封閉式導(dǎo)線風(fēng)沙侵蝕模擬試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，它具有設(shè)備運(yùn)行可靠、模擬逼真、測(cè)試結(jié)果客觀真實(shí)等特點(diǎn)，本方法可找出導(dǎo)線侵蝕規(guī)律，從而有針對(duì)性的采取措施，延長(zhǎng)導(dǎo)線使用壽命。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0006]—種封閉式導(dǎo)線風(fēng)沙侵蝕模擬試驗(yàn)裝置，包括侵蝕模擬試驗(yàn)室，侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)壁設(shè)有用于固定導(dǎo)線樣本的固定件，并設(shè)有用于在侵蝕模擬試驗(yàn)室內(nèi)壁固定測(cè)試導(dǎo)線的密封窗;侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室可使所通過(guò)的氣流為層流狀態(tài)，在侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有風(fēng)速測(cè)量裝置和風(fēng)中沙粒濃度測(cè)量裝置，侵蝕模擬試驗(yàn)室為兩個(gè)，分別為低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室，低速侵蝕模擬試驗(yàn)室的橫截面積為高速模擬實(shí)驗(yàn)室橫截面積的1.5-2倍;低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室通過(guò)管道連通形成首尾相接的風(fēng)道，在風(fēng)道的動(dòng)力段內(nèi)設(shè)有用于在風(fēng)道內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)的軸流通風(fēng)機(jī)，在低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和/或高速侵蝕模擬試驗(yàn)室的上風(fēng)口設(shè)有進(jìn)沙口。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0008]風(fēng)道為矩形結(jié)構(gòu)。
[0009]軸流通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)向?yàn)轫槙r(shí)針流向。
[0010]高速侵蝕模擬試驗(yàn)室緊鄰軸流通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口，且二者位于矩形風(fēng)道相對(duì)應(yīng)的一個(gè)長(zhǎng)邊管道上;低速侵蝕模擬試驗(yàn)室位于矩形風(fēng)道相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)長(zhǎng)邊管道上。
[0011]矩形風(fēng)道相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)短邊管道橫截面積均大于矩形風(fēng)道相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)長(zhǎng)邊管道橫截面積，兩個(gè)短邊管道和兩個(gè)長(zhǎng)邊管道通過(guò)喇叭口形管道平滑過(guò)渡。
[0012]—種導(dǎo)線風(fēng)沙侵蝕模擬試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0013]a、檢測(cè)出所模擬地區(qū)與風(fēng)沙侵蝕導(dǎo)線有關(guān)的風(fēng)速、風(fēng)中沙粒濃度、沙粒粒徑等參數(shù)；
[0014]b、根據(jù)步驟a中檢測(cè)的風(fēng)速參數(shù)，選擇封閉式導(dǎo)線風(fēng)沙侵蝕模擬試驗(yàn)裝置中合適的侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室(低速侵蝕模擬試驗(yàn)室或高速侵蝕模擬試驗(yàn)室)；
[0015]C、取實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線樣本若干個(gè)，在導(dǎo)線樣本的周向上做若干個(gè)觀測(cè)位置標(biāo)記，通過(guò)固定件將若干個(gè)導(dǎo)線樣本固定在步驟b中所選擇的侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，并使導(dǎo)線樣本的軸線與風(fēng)向成不同的夾角，以模擬風(fēng)沙不同的攻角；
[0016]d、開(kāi)啟軸流通風(fēng)機(jī)，通過(guò)觀察所選用的侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)風(fēng)速測(cè)量裝置所顯示的數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)軸流通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使之與步驟a中檢測(cè)的風(fēng)速參數(shù)相同；通過(guò)進(jìn)沙口填入與步驟a中檢測(cè)的沙粒粒徑參數(shù)相同的沙粒，通過(guò)觀察風(fēng)中沙粒濃度測(cè)量裝置參數(shù)，控制風(fēng)中沙粒濃度與步驟a中所檢測(cè)的風(fēng)中沙粒濃度參數(shù)相同，從而模擬出風(fēng)沙侵蝕導(dǎo)線的環(huán)境；
[0017]e、確定試驗(yàn)周期，在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)保持侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)中沙粒濃度、沙粒粒徑等參數(shù)與步驟a中所檢測(cè)的參數(shù)相同；
[0018]f、試驗(yàn)周期結(jié)束，將實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線樣本取出，利用掃描電子顯微鏡將風(fēng)沙粒子侵蝕后導(dǎo)線周向若干個(gè)觀測(cè)位置的表面形貌拍攝成圖像，對(duì)比不同攻角、不同位置下的SEM圖像，從而對(duì)比出不同攻角下導(dǎo)線樣本周向不同位置風(fēng)沙侵蝕后的粗糙度；
[0019]g、以步驟f中測(cè)得的數(shù)據(jù)，對(duì)比不同攻角、不同風(fēng)速和繞導(dǎo)線周向不同位置上導(dǎo)線表面粗糙度的變化規(guī)律，將上述三種條件下的曲線利用Mat Iab軟件進(jìn)行擬合，獲得擬合后的曲線多項(xiàng)式，對(duì)比粗糙度的最大值及其出現(xiàn)的時(shí)間。
[0020]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0021]在進(jìn)行完步驟f后，利用掃描電子顯微鏡將風(fēng)沙粒子侵蝕后導(dǎo)線樣本周向不同位置上的表面形貌拍攝成圖像，對(duì)比不同攻角、不同位置下的SEM圖像，并通過(guò)能量譜圖，分析出導(dǎo)線樣本表面各種元素較之前的變化情況。
[0022]步驟c中的導(dǎo)線樣本為四個(gè)，導(dǎo)線樣本的軸線與風(fēng)向分別為90°、60°、45°和30°夾角。
[0023]步驟c中，在導(dǎo)線樣本的周向上做八個(gè)均等的觀測(cè)位置標(biāo)記。
[0024]步驟e所確定的試驗(yàn)周期為十小時(shí)。
[0025]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0026]本發(fā)明包括侵蝕模擬試驗(yàn)室，侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)壁設(shè)有用于固定導(dǎo)線樣本的固定件，用于對(duì)待測(cè)試的導(dǎo)線樣本進(jìn)行固定，并設(shè)有用于在侵蝕模擬試驗(yàn)室內(nèi)壁固定測(cè)試導(dǎo)線的密封窗，用于對(duì)待測(cè)試的導(dǎo)線樣本的置入，侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室可使所通過(guò)的氣流為層流狀態(tài)，具有此種結(jié)構(gòu)以滿足測(cè)試要求，在侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有風(fēng)速測(cè)量裝置和風(fēng)中沙粒濃度測(cè)量裝置，用于監(jiān)測(cè)侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測(cè)試參數(shù)，侵蝕模擬試驗(yàn)室為兩個(gè)，分別為低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室，低速侵蝕模擬試驗(yàn)室的橫截面積為高速模擬實(shí)驗(yàn)室橫截面積的1.5-2倍;可根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行選擇，使設(shè)備應(yīng)用廣泛，低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室通過(guò)管道連通形成首尾相接的風(fēng)道，在風(fēng)道的動(dòng)力段內(nèi)設(shè)有用于在風(fēng)道內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)的軸流通風(fēng)機(jī)，形成閉環(huán)風(fēng)的循環(huán)，使實(shí)驗(yàn)室模擬出實(shí)際環(huán)境效果，在低速侵蝕模擬試驗(yàn)室和/或高速侵蝕模擬試驗(yàn)室的上風(fēng)口設(shè)有進(jìn)沙口，用于填入沙粒，以模擬出實(shí)際風(fēng)沙環(huán)境效果。
[0027]通過(guò)本裝置模擬出實(shí)際風(fēng)沙環(huán)境對(duì)導(dǎo)線侵蝕的效果，深入研究沙塵環(huán)境對(duì)架空輸電線路導(dǎo)線表面的侵蝕規(guī)律，找出可行措施來(lái)降低風(fēng)沙對(duì)導(dǎo)線表面的磨損，對(duì)于延長(zhǎng)輸電線路導(dǎo)線的工作壽命、減少電暈帶來(lái)的損失方面具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，并且對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)而言有著重要的意義。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是固定在侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室的導(dǎo)線樣本與風(fēng)向之間夾角的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]在附圖中:1、低速侵蝕模擬試驗(yàn)室;2、高速侵蝕模擬試驗(yàn)室;3、喇叭口形管道;4、風(fēng)道的動(dòng)力段;5、進(jìn)沙口；6、導(dǎo)線樣本。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]由圖1所示的實(shí)施例可知，本實(shí)施例包括侵蝕模擬試驗(yàn)室，侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)壁設(shè)有用于固定導(dǎo)線樣本的固定件，并設(shè)有用于在侵蝕模擬試驗(yàn)室內(nèi)壁固定測(cè)試導(dǎo)線的密封窗;侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室可使所通過(guò)的氣流為層流狀態(tài)，在侵蝕模擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有風(fēng)速測(cè)量裝置(采用皮托管與數(shù)字式風(fēng)速壓力儀(XY-2000PA)相結(jié)合測(cè)量)和風(fēng)中沙粒濃度測(cè)量裝置(選用DUMO型號(hào)的濃度儀測(cè)量)，侵蝕模擬試驗(yàn)室為兩個(gè)，分別為低速侵蝕模擬試驗(yàn)室I和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室2，低速侵蝕模擬試驗(yàn)室I的橫截面積為高速模擬實(shí)驗(yàn)室2橫截面積的
1.5-2倍;低速侵蝕模擬試驗(yàn)室I和高速侵蝕模擬試驗(yàn)室2通過(guò)管道連通形成首尾相接的風(fēng)道，在風(fēng)道的動(dòng)力段4內(nèi)設(shè)有用于在風(fēng)道內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)的軸流通風(fēng)機(jī)，在低速侵蝕模擬試驗(yàn)室I和/或高速侵蝕模擬試驗(yàn)室2的上風(fēng)口設(shè)有進(jìn)沙口 5。
[0033]風(fēng)道為矩形結(jié)構(gòu)。
[0034]軸流通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)向?yàn)轫槙r(shí)針流向。
[0035]高速侵蝕模擬試驗(yàn)室2緊鄰軸流通風(fēng)機(jī)進(jìn)氣